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첨단기술정보

합금원소 치환에 의한 성질 변화의 예측

전문가 제언: 거의 6,000년 전 청동기시대에 구리에 비소, 주석, 아연 등을 첨가하는 합금법이 개발되었다. 그 후 철기시대에 진입한 후에도 구리의 일부를 다른 금속으로 치환한 합금은 여전히 우수한 재료로 취급되었다. 20세기에 접어들며 프랑스 과학자들은 철의 일부를 바나듐으로 치환하였고, 그렇게 만든 강철은 기존의 강철보다 3배의 인장강도를 보였다. 이와 같이 재료의 일부 원소들을 다른 원소들로 대체하는 재료치환(materials substitution)은 우수한 미래의 재료를 개발하기 위한 핵심적 전략이지만, 새로운 합금의 성질을 미리 예측하는 것은 매우 어려운 일이다. 최근 Maisel 등(Nature, 491, pp.740~743, 2012)은 순전히 이론적으로 모든 것을 계산하는 소위 제1 원리(first principles)에 기초하여 합금의 탄성 성질과 열역학적 안정성을 동시에 예측하는 방법에 관해 보고하였다.